The system iron-gadolinium-carbon and its ternary carbides
Creators
- 1. North Carolina State Univ., Raleigh (USA). Engineering Research Services Div.
- 2. North Carolina State Univ., Raleigh (USA). Dept. of Materials Engineering
Description
A liquidus projection and a 9000C isothermal section were determined for the Fe-Gd-C system. Binary Gd carbides, which tend to decompose in the presence of moisture, are observed in as-cast alloys far into the Fe corner of the system. The binary Gd carbides in Fe-rich alloys can be removed by annealing and are replaced by stable ternary carbides. Crystallization of the carbide Fe3C from the melt is promoted by Gd, but Fe3C nevertheless decomposes by graphitization when it is annealed at 9000C. Under our experimental conditions six ternary carbides are observed: FeGdC, Fe2Gd2C3, Fe4Gd4C7, Fe2Gd2, Fe20Gd3C, and Fe31Gd4C3. The first three with an Fe:Gd atomic ratio 1:1 crystallize from the melt, but only FeGdC melts congruently. The remaining three carbides are formed in the solid. The Bravais lattices and lattices parameters of the ternary carbides were determined from X-ray powder patterns. Four of the lattices do not suggest a familiar structure, but Fe20Gd3C and Fe31Gd4C3 are deriatives of transition metal/lanthanide binary compounds and behave, in that respect, like cobalt-lanthanide borides. No stable compound Fe5Gd is observed, nor are any ternary derivatives of Fe5Gd formed by carbon addition. (orig.)
Abstract (German)
Im Dreistoffsystem Fe-Gd-C wurde eine Liquidusprojektion sowie ein isothermer Schnitt bei 9000C bestimmt. Binaere Gadoliniumkarbide, die bei Zutritt von Luftfeuchtigkeit zerfallen, werden in Gusslegierungen bis weit in die Eisenecke hinein beobachtet. In eisenreichen Legierungen lassen sich die binaeren Gadoliniumkarbide durch Gluehung beseitigen; an ihre Stelle treten stabile ternaere Karbide. Gd foerdert die Kristallisation des Karbides Fe3C aus der Schmelze, jedoch zerfaellt Fe3C wieder durch Gluehung bei 9000C unter Bildung von Graphit. Bei unseren Versuchsbedingungen werden sechs ternaere Karbide beobachtet: FeGdC, Fe2Gd2C3, Fe4,Gd4C7, Fe2GdC2, Fe2:Gd3C und Fe31Gd4C3. Die drei ersten (mit einem Atomverhaeltnis Fe:Gd wie 1:1) kristallisieren aus der Schmelze; dabei schmilzt nur FeGdC unzersetzt. Die drei letztgenannten Karbide werden im festen Zustand gebildet. Die Bravaisgitter und Gitterparameter der ternaeren Karbide wurden aus Roentgen-Pulverdiagrammen ermittelt. Waehrend die Gitter von vier der Karbide keine bereits bekannte Struktur vermuten lassen, kann man das Paar Fe20Gd3C und Fe31Gd4C3 als Varianten zweier binaerer T-Metall-Lanthanid-Verbindungen auffassen, so dass sie sich in der Beziehung wie die Kobalt-Lanthanid-Boride verhalten. Eine Verbindung der Zusammensetzung Fe5Gd ist nicht stabil, und es werden auch keine ternaeren Abarten von Fe5Gd durch Zugabe von C gebildet. (orig.)Additional details
Publishing Information
- Journal Title
- Z. Metallkd.
- Journal Volume
- 72
- Journal Issue
- 6
- Series
- Z. Metallkd.
- Journal Page Range
- 417-422
- ISSN
- 0044-3093
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 13653147
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- BINARY ALLOY SYSTEMS; CARBON ADDITIONS; CHEMICAL COMPOSITION; CRYSTAL LATTICES; GADOLINIUM ALLOYS; GADOLINIUM CARBIDES; IRON ALLOYS; IRON CARBIDES; LATTICE PARAMETERS; MICROSTRUCTURE; PHASE DIAGRAMS; PHASE STUDIES; STABILITY; TERNARY ALLOY SYSTEMS; X-RAY DIFFRACTION
- Descriptors DEC
- ALLOY SYSTEMS; ALLOYS; CARBIDES; CARBON COMPOUNDS; COHERENT SCATTERING; CRYSTAL STRUCTURE; DIAGRAMS; DIFFRACTION; GADOLINIUM COMPOUNDS; INFORMATION; IRON COMPOUNDS; RARE EARTH ALLOYS; RARE EARTH COMPOUNDS; SCATTERING; TRANSITION ELEMENT ALLOYS; TRANSITION ELEMENT COMPOUNDS